Control de DaoInducido de Vibraciones

IntroduccinFragmentacin de la Roca por Efecto de la Tronadura

El explosivo detona creando tensin en la roca y altas presiones de gas (10.000 - 40.000 Kg./cm2) en el barreno.Se producen grietas en la masa de la roca causadas por la forma del esfuerzo.El gas a alta presin acta como cua para expandir las grietas (tanto en las grietas existentes antes de la tronadura y aqullas inducidas por la tronadura).La roca es desplazada hacia el lugar de menos resistencia.Los respiraderos de gas explosivo y la pila de material se forman por gravedad.FRACTURA DE ROCA POR EXPLOSIVOSCARA LIBREEL EXPLOSIVO DETONAPRODUCIENDO ONDASDE TENSIONSE PRODUCEN GRIETASDE TENSION EN LAMASA DE LA ROCALA PRESIONDEL GAS EXPANDELAS GRIETASEL MOVIMIENTOCOMIENZA HACIALA CARA LIBRE

Vibraciones Producto de TronadurasEl estudio de las vibraciones causadas por las tronaduras, es una tcnica que provee mltiples ventajas en trminos de poder examinar en detalle el proceso de la tronadura.

Vibracin: Oscilacin de las partculas en torno a su posicin de equilibrio.

Vibracin = Esfuerzo que Induce Fracturamiento

Dentro de la Tronadura = Fragmentacin.Fuera de la Tronadura = Dao.

Vibraciones Producto de Tronaduras

Si se miden las vibraciones producidas por una tronadura en puntos cercanos a ella, se puede estimar la probabilidad de dao que este punto pueda sufrir. Adems se puede relacionar esta vibracin con las variables que intervienen en la tronadura, pudindose utilizar para predecir las vibraciones producidas por tronaduras futuras.Conjuntamente se puede utilizar el monitoreo de las vibraciones como una herramienta de diagnstico, para determinar el grado de interaccin entre las variables de la tronadura.De un anlisis del registro de vibraciones, es posible determinar entre otros, lo siguiente: cargas detonando en una secuencia de encendido dada, dispersin de los tiempos de encendido de los retardos, detonacin deficiente de cargas, detonaciones instantneas, detonacin de cargas adyacentes por simpata y desplazamiento de las partculas de roca.

Vibraciones Producto de Tronaduras Qu es Dao Inducido por Vibraciones de Tronaduras ?Es un cambio en la textura del macizo rocoso:Nmero de Fracturas.Condicin de Fracturas ( Largo, Abertura, Relleno ).

Como se Mide el Dao ?Cuando se desea medir eventos de caractersticas transcendentes, se deben considerar tres puntos:

La respuesta en frecuencia del detector.La respuesta en frecuencia del instrumento que almacena la informacin.La localizacin y mtodo de acoplamiento del detector.

La onda de choque generada por la detonacin de cargas explosivas crea tensiones que producen el fracturamiento de la roca. Esta adems se propaga en forma esfrica ( en todos los sentidos ), y transfiere una energa vibracional al macizo rocoso que es trasmitida por una combinacin de mecanismos, la que se representa fundamentalmente a travs de:

Onda de Compresin (P) : la cual consiste en una serie de movimientos de compresin y tensin en la cual el movimiento de oscilacin de la partcula es la misma direccin de propagacin de la onda

Como se Mide el Dao ?Componentes de la Vibracin del Terreno.

Desplazamiento : La distancia que las partculas se mueven hacia delante y atrs en un movimiento de vaivn, medido en fracciones de milmetros.

Velocidad : La velocidad a la cual las partculas se mueven hacia delante y atrs.La velocidad mxima a la cual las partculas se mueven se conoce como la Velocidad Mxima de la Partcula (PPV) y se usa para determinar la posibilidad de dao.La velocidad mxima de las partculas generalmente se registra en milmetros por segundo (mmps).Cargas con exceso de confinamiento pueden aumentar la velocidad de las partculas.

Frecuencia:El nmero de veces que una partcula se desplaza hacia delante y hacia atrs en un segundo.El movimiento hacia delante y atrs se llama una oscilacin o ciclo.El nmero de oscilaciones que sufre una partcula cuando es sometida a una onda de vibracin y es medida en ciclos por segundo o Hertz (Hz).

Distribucin de Energa en el Macizo Rocoso.

VibracionesLa deformacin y la vibracin estn relacionadas.

Esfuerzo, =

VibracionesVelocidad de partculas y dao en Taludes.En la actualidad, existen variados criterios que permiten establecer una relacin entre velocidad de partculas y dao en los taludes.

Un criterio ampliamente aceptado es relacionar la velocidad de partcula mxima con la deformacin mediante la Ley de Hooke.

PPv MAX = T*Vp / E

Vibraciones

Intenso Fracturamiento 4 PPV mx.Creacin Nuevas Fracturas PPV mx.Extensin Fracturas Existentes PPV mx.

VibracionesMecanismos de Dao.

Vibracin = Esfuerzo

El esfuerzo puede producir :Fracturamiento.Dilatacin de Fracturas.Deslizamientos.

VibracionesAlgunos Niveles Crticos para Rocas Comunes.

Granito850 mm/sAndesita600 mm/sArenisca450 mm/sConcreto250 mm/s

Instrumentacin Para Monitoreo de VibracionesLa instrumentacin que se utiliza para medir las vibraciones de la roca inducidas por tronadura, consiste en los siguientes componentes:

Transductores: gefonos o acelermetros que se instalan en forma solidaria a la roca.Un Sistema de Cables: encargados de llevar la seal captada por los transductores al equipo de monitoreo.Un Equipo de Adquisicin: el cual recibe la seal y la guarda en memoria.Un Computador: el cual tiene incorporado el software requerido para el traspaso de la informacin desde el equipo monitor, y su posterior anlisis.

Tcnicas de MedicinLa cantidad de informacin utilizable de cada registro de vibraciones depende de la ubicacin y orientacin de los transductores. Un transductor instalado prximo ( 50 mts. ) A una columna de explosivo, ve la detonacin como una fuente en movimiento debido a la descomposicin de la columna en mltiples elementos que detonan en un tiempo finito. La forma de la onda recibida es funcin de lo siguiente:

Propiedades y cantidad de explosivo.Configuracin geomtrica de la fuente y detector..Orientacin del detector.Propiedades del transductor.Propiedades de la roca.

Anlisis de los Registros de VibracionesLa seal de vibraciones producida por una tronadura, consiste en un numero discreto de paquetes de ondas, en donde cada uno de stos corresponden a cargas o grupos de cargas detonando en un determinado tiempo. El primer paso en el anlisis de la seal, es determinar que carga representa cada paquete de vibracin. De la capacidad para realizar esto depende determinar la diferencia entre la detonacin real y la secuencia diseada, suministrando un irremplazable conocimiento de la eficiencia del diseo de tronadura.

La forma y amplitud de un paquete de vibracin, da la efectividad relativa de la detonacin de las cargas en una tronadura. La amplitud relativa puede ser usada como una medicin de la eficiencia de la carga.

Con el software de anlisis de los registros de vibraciones, es posible determinar y calcular lo siguiente: tiempo real de detonacin de una o varias cargas, velocidad de partculas de cada paquete de ondas, detonacin de cargas con baja eficiencia o no detonadas, detonacin instantnea de cargas, detonacin de cargas por simpata, calculo del registro de aceleracin de partculas, calculo del desplazamiento de las partculas de roca, etc.

Anlisis de los Registros de VibracionesFactores a Considerar.Peso de la Carga Explosiva.Distancia.Atenuacin para cada Tipo de Roca.

Factores No Considerados.Tamao de la Tronadura.Retardos y Secuencia de la Iniciacin.Grado de Confinamiento.Tiempo Crtico de Acoplamiento.

Anlisis de los Registros de VibracionesComparacin Modelo Cercano y Lejano.

Debido a la diferencia de considerar la carga explosiva distribuida ( Modelo Cercano ) y la carga concentrada en un punto ( Modelo Lejano ), es que ambos modelos difieren fuertemente en el rea ms cercana a la carga explosiva.

COMPARACION DE MODELO CERCANO Y LEJANO

Grfico1

1020611

742464

565369

479324

336248

249202

193172

155152

MODELO LEJANO

MODELO CERCANO

DISTANCIA (Mts)

VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)

MODELAMIENTO DE VIBRACIONES EN CAMPO LEJANO Y CAMPO CERCANO

Hoja1

DISTANCIAMODELO LEJANOMODELO CERCANO

121020611

15742464

18565369

22479324

35336248

55249202

75193172

95155152

Hoja1

00

00

00

00

00

00

00

00

MODELO LEJANO

MODELO CERCANO

DISTANCIA (Mts)

VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)

MODELAMIENTO DE VIBRACIONES EN CAMPO LEJANO Y CAMPO CERCANO

Hoja2

Hoja3

VibracionesModelamiento de Vibraciones.

Modelo General : V= K Wt Dist.

Ecuacin de Devine & Duvall :(Campo Lejano)V = K*[ d / W]

K = 100n = - 1.40a = 0.5

Grfico2

1020

742

565

479

336

249

193

155

MODELO LEJANO

DISTANCIA ( Mts )

VELOCIDAD DE PARTICULA ( mm/s )

MODELAMIENTO DE VIBRACIONES PARA CAMPO LEJANO

Hoja1

DISTANCIAMODELO LEJANOMODELO CERCANO

121020611

15742464

18565369

22479324

35336248

55249202

75193172

95155152

Hoja1

1020

742

565

479

336

249

193

155

MODELO LEJANO

DISTANCIA ( Mts )

VELOCIDAD DE PARTICULA ( mm/s )

MODELAMIENTO DE VIBRACIONES PARA CAMPO LEJANO

Hoja2

Hoja3

Vibraciones Campo LejanoHDPPV = K Wt X-Para D > > H

Vibraciones Campo LejanoHDPPV K Wt X-Para D < Hxdx